– 9 –
《装备维修技术》2019年第4期（总第172期）
doi:10.16648/jki.1005-2917.2019.04.004
卞劲博 王逖青 侯思媛
（南京航空航天大学工程力学专业，江苏 南京 210000）
摘
要： 燃油进入和喷出高压油管是许多燃油发动机工作的基础，当燃油进入和喷出的间歇性工作过程，高压油管内压力会产生很大的变化， 而这一变化使得所喷出的燃油量出现偏差，进而影响发动机的工作效率，所以高压油管的压力控制就显得极为重要。本文依据输油管内压力随时间变化的规律和喷孔喷油规律，探讨一种控制单向阀的方案，使高压油管内压强稳定在某一个量。
关键词： 高压油管；压力控制
1. 提出问题
在对这一问题探讨之前，我们要先满足以前前提：（1） 管内部的压力和密度随时间变化，与空间无关。即，管内压力处处相同。
（2）考虑到油管内部压力相对外部极大，假定B 处和D 处外压力为零。
纳税人权益网
首先我们确定单向阀开启的方案以使高压油管内的压力尽可能稳定在100MPa ，再设计方案使高压油管内的压力从初始的100MPa 逐步增加到150MPa 。题中给出了燃油的压力变化量与密度变化量的关系以及进出高压油管的流量与两侧压力差和密度的关系，可据此列出常微分方程，得出管内压力与时间的关系。由于B 从初始时刻就向外喷油，所以在t=0的时刻就要打开A ，当管内压强达到100Mp 时，若B 不出油，即可关闭A ，使管内密度不变，由函数关系知，此时压强不变。故在一个周期中只需求出压强为100Mp 且B 不出油的时刻关闭A ，即可保证此后管内压强稳定在100Mp 。
2. 符号约定
变量符号
变量意义E 弹性模量P
管内压力P A A 点的压强P B民粹
B 点的压强ρ密度ρA A 点的密度ρB B 点的密度ρ内管内的密度
Q A A 处单位时间进入的油体积Q B B 处单位时间进入的油体积Q BC BC 处单位时间进入的油总体积
dm A A 处质量变化dm B B 处质量变化θ凸轮转过的角度r (θ)凸轮使柱塞运动的距离
dV A 柱塞改变体积i 凸轮运动的周期次序
ω凸轮角速度h t ()针阀升程函数
S B
B 针阀处喷油的横截面积常量符号
常量意义值
V 管的体积500*25πmm 3A
柱塞截面积 2.5πmm 23
α
密封底座半角9°∆T B
B 阀出油一个周期
100ms
3. 模型的建立与求解
（1）根据拟合，我们得到弹性模量与压力的关系，如图3.1.1所示。其关系为：
E P P =++×0.029 3.1 1.61023
绘制出弹性模量与压力拟合关系图，与残差分布（图3.1.1）
图3.1.1 弹性模量与压力关系图
利用注1列出压力P 和密度ρ的微分方程，解出P 和ρ的函数关系，如图3.1.2所示。列出的微分方程为：
d dP E ρρse.20sqw
=我们对两侧进行积分，得到之间的关系式：
ρ=C e
0∫
E P dP ()
其中已知，带入初值得：
C 0=0.811
由此绘制出密度随压力的变化图（图3.1.2）。
相关系数矩阵图3.1.2 密度随压力的变化
对A 点，根据注1
有：
可爱四兄弟
Q A =其中C=0.85为流量系数，A 为横截面积，即：
（1）
（2）
（3）
（4）
– 10 –
工作研究·高压油管的压力控制
d 2d m Q dt
CA P P t A A A A A ==−ρρ()=CA 对B 点
dm Q dt
B B B =ρ这里
ρρB =内
管内密度变化：
d ρ内==d d m m A B V −t
代入注1：
d d P E
ρρ
=
得到：
E
ρ内
该微分方程组是P
关于微分方程，其中可以由题目条件给出：
由上图可以得到Q B 和t 的关系：
Q B =20
100 0ms 0.2ms 0.2ms 2.2m 0
2.4ms −+<≤100240 2.2ms 2.4ms t t t t t ><≤t s
<≤上述Q B 单位为mm /ms
3此为一分段函数，取喷嘴开启时为时间零点，解出管内压强随
时间变化的数值解。喷嘴开启时开启单向阀A 。
做出管内压强随时间的变化图线，如图3.1.3。
图3.1.3 管内压强随时间变化关系
图3.1.3：在O 点到A 点中，B 处喷孔喷油量与时间成正比，从图中可以看出此段短暂上升；在B 点处，喷孔关闭，压强达到最低；在C 点处压强变回100MPa ，应在此时关闭单向阀A 。
基于当单向阀A 和喷嘴B 都闭合时，管内的压强不变，所以只需要在管内压强等于100Mpa 时关闭阀门A 即可保持管内压强保持不变。我们做出如下推论：当管内压强到达100MPa 时，此时喷嘴B 处于关闭状态，根据Mathematical –FindRoot 功能，求出当t=2.79ms 时关闭A ，管内压强稳定在100MPa 。将插值函数导入100个数据点，求解出规划方差为0.313，可见规划方程符合预期。
（2）考虑在第一个周期，即把压强升至150MPa ，在剩余几周期内，维持150MPa.类比3.1.1求法，在周期开始时就打开A ，做
出第一周期内管内压强随时间变化图像如图3.2.1，之后周期管内压强随时间变化图像如图3.2.2。根据图3.1.4我们可以发现：管内压强经过30ms 后达到要求—150Mpa ，即在开启后关闭单向阀A ；经过一个周期后，可以发现，管内压强先减少后上升，再次使用Mathematica-Findroot 功能，可以求出在
经历第i i ≥(2)个周期时，在t i =+− 30 6.251ms ()时关闭单向阀A ，可以维持管内压强在150Mpa 上下，即我们得到关闭单向阀A 的时刻（在每一个周期开始时就打开A 进油）：
t =−
[30ms 1
1001 6.25ms,2(10)（
） −+≥，i i i =]该方法对于t =2s ，5s ，10s 均适用。
图3.2.1 第一周期内管内压强随时间变化关系
图3.2.1：在第一个周期内将压强升到150MPa ，B 点（29.7ms ）之后管内无油料进出，可维持压强在150MPa 。
图3.2.2 之后N 个周期内管内压强随时间变化关系
图3.2.2：先令A 口进气6.25ms ，以维持管内压强不变，之后关闭A 令管内压强维持150Mp 。
4. 结论
我们首先根据弹性模量与压力的关系（附件3），采用多项式拟合方法，得到弹性模量和压力满足一个二次函数，再根据压力与密度满足的常微分方程（注1），推出了密度关于压力的解析形式。然后，通过分析进油口A 与喷油口B 工作时对高压油管内的燃油质量的变化，我们导出了燃油密度的变化规律，并结合密度与压力的关系，建立了压力随时间变化的常微分方程。通过数值求解建立的常微分方程，我们得到压力随时间的演化过程。数值结果表明，单向阀每次开启时长约2.79ms 时，可将高压油管内的压力尽可能的稳定在100MPa 。如果进油口A 一直工作，喷油口B 工作2.4ms 关闭时，我们求解模型得到高压油管内的压力将在经过29.7ms 时达到150MPa 。由于29.7ms ＜2s ，所以适当的调整单向阀开启的时长可以做到在2s 的调整过程后稳定在150MPa 我们从实际出发，在现实生产生活中可以得到时时管中压强，因此，我们只需要根据管
（5）
（6）（7）
（8）
（9）
【下转第20页】
doi:10.16648/jki.1005-2917.2019.04.012
PLC在电力拖动一体化中的应用
郭嘉 朱雪璇
（新余学院机电工程学院，江西新余 338000）
摘要：我们国家的科技不断发展，经济实力和综合国力也在不断增强，这就推动了很多方向的技术，都在大幅度的提升，就比如说，现如今的PLC（编程控制器）技术。而且，现在很多的技术和应用，都是全方位相互渗透和相互交融的，而这一切的前提都是国家的强大。 所以，国家的强大必然会导致科技实力的进步，这也就大大提高了PLC（可编程逻辑控制器）的发展，以及在各种不同的设备和路线
的应用，尤其是在电力拖动一体化中的应用，就充分发挥了PLC（可编程逻辑控制器）的所有优势，使得电力拖动这项技术，在相关
设施的应用当中，可以对实时的情况进行呈现先，便于及时的发现运转过程当中的问题，并且随之解决，这就推动了了电力拖动一体
的发展。
关键词：PLC；电力拖动一体化；具体应用
现如今，很多软件的基础控制装置都是PLC（可编程逻辑控制器），但这一切都是源自于计算机技术，所以，PLC（可编程逻辑控制器）在电力拖动一体化当中的应用，显然可以非常高效地完成对很多软件的控制，并且有效的保障对于各种具体软件的可控制性，将电力拖动变为一个可视化的小前景。
1. 关于PLC（可编程逻辑控制器）的相关知识
1.1 PLC（可编程逻辑控制器）的解释
PLC（可编程逻辑控制器）是基于计算机的，可以很好地将很多的内容进行编程，并且将编程完毕的内容很好地储存起来，并且还能实现很多程序自身内部的很多逻辑计算和对于时间的把控，当然，还有最重要的控制功能。它可以对正在运行当中的设备进行实时的监督和控制，从而使得各个环节运转的更加高效，并且还具有非常强的安全性。
1.2 PLC（可编程逻辑控制器）工作的主要环节
在所有工作开始之前，对于各种用户程序的相关数字信息，它们的采集和汇总，自然就是首要工作。并且，在一切收集、整理和汇总这一系列结束之后，还要对已经处理完毕的数据信息，进行输出刷新。这一切完成之后，才是第一个环节的结束，当然，最后还有一个扫描周期来进行打卡，以此来示意真正的结束。在井陉下一个环节之后，依然是对于上一个流程进行重复性的操作。这就是PLC（可编程逻辑控制器）关于信息最初录入方面的流程。并且，PLC（可编程逻辑控制器）还要将这一切的数字和程序，以及相应下达的指令，都完完全全的储存下来，完成了这项技术在电力拖动一体化中，远程的操作控制这一应用。
2. PLC（可编程逻辑控制器）在电力拖动一体化中的具体应用分析
2.1 流程上的控制
PLC（可编程逻辑控制器）对于电力拖动一体化这个流程的控制，只要是通过模拟量，当然了，因为企业不同，生产方式不同，所以这就导致了各种电力拖动系统都不一样，都有差别，所以，模拟量自然也就不同。但是，PLC（可编程逻辑控制器）具有非常良好的适应性，它可以对不同模式、不同生产、不同流程下的不同模拟量，进行实时的信息采集，并随之对这些已经采集到的信息进行处理，然后分析出具体适合于某一种特定形势下的模拟量的控制系统，实习对电力拖动的一体化。
2.2 设备的交流控制
PLC（可编程逻辑控制器）早就可以通过特殊的手段，把某些
信息投入到设备当中，实现与设备之间的交流。所以，通过PLC （可编程逻辑控制器）这项技术的应用，可以将电力拖动一体化这一个组织，和不同的设备，进行交流。
2.3 具体运作的控制
PLC（可编程逻辑控制器）在电力拖动一体化中的应用，可以非常高效地完成对正在运作设备的控制，极大的提高了工作效率和成本。正在生产当中的设备，可以接受到来自PLC（可编程逻辑控制器）下达的控制指令，并且对这些指令进行服从和完成，保证了工作的顺利进行，在这个过程中，也很难会受到其他事物的影响。
2.4 可靠的回路
PLC（可编程逻辑控制器）的回路非常安全可靠，它对于电力拖动系统具有非常稳定且可靠的安全保障，能够提高很多设备在自动化方面的效率和成果。到目前为止，电力拖动一体化当中的所有的控制动作和指令，都是由PLC（可编程逻辑控制器）来进行控制的，以此在保障安全和可靠的前提下，保证整个系统都能有条不紊的进行。
结语
通过上述所有的描述可以得出，PLC（可编程逻辑控制器）在电力拖动一体化当中的应用，具有非常大的可适应能力，并且充分发挥了PLC（可编程逻辑控制器）的优势，非常高效地完成了对生产的监督和控制作用。另外，PLC（可编程逻辑控制器）的灵活性非常强，它对不同的生产产品和生产流程，都能展示出不同的生产技术和可调适能力，这样就大大提高了电力拖动的一体化，并且还让生产更加的稳定化，具有很高的安全性。现如今，PLC（可编程逻辑控制器）被应用的方面也越来越多，也越来越走向成熟，随之投入的资本也就渐渐没有那么高昂，所以在不久的以后，PLC（可编程逻辑控制器）不止只应用在大生产上，对于那些小企业的生产来说，投入资本的逐渐降低，也为各种企业日后对于PLC（可编程逻辑控制器）的选择，提供了非常大的选择的可能。
参考文献
[1] 江齐峰.PLC在电力拖动一体化中的应用探讨[J].电子制作，
2019，369（04）：80–81.有报天天读
[2] 陈健，单顺彭.PLC在电力拖动一体化中的应用[J].内燃机与配
件，2018（6）：180–181.
[3] 时烽超.PLC自动化技术在电力拖动一体化中的应用[J].卷宗，
2017（23）.
中压强的大小判断是否打开减压阀，即压强达到104Pa时打开减压阀，减压至100Mp的时候关闭减压阀。上述就是我们探讨出来的一种控制单向阀的方案，这一方案可以使高压油管内压强稳定在某一个量。参考文献
[1] 刘学龙，苏万华，战强.高压油管对共轨系统性能影响的研
究[J].内燃机工程，2010，31（5）：47–51，57.Doi:10.3969/j.
issn.1000–0925.2010.05.010.
【上接第10页】
–20–
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议